XVI. Glucozơ

(Glucoz, Glucose, Gluco,  Glucoza, Dextrose, Đường nho)

 

XVI.1. Định nghĩa

 

Glucoz là một loại gluxit (glucid, chất bột đường, cacbon hiđrat, carbohydrates) đơn giản nhất (đường đơn, monosaccarit, monosaccarid, monosacchride, loại gluxit không bị thủy phân nữa). Glucoz gặp nhiều trong trái nho chín, các trái cây chín khác, cũng như trong mật ong.

 

Glucoz được Andreas Marggraf ly trích đầu tiên từ  trái nho khô vào năm 1747. Tên glucose được Jean Dumas đặt vào năm 1838. Tên glucose xuất phát từ  tiếng Hy Lạp glycos, có nghĩa là đường hay ngọt. Cấu tạo của glucoz được Emil Fisher khám phá vào khoảng thời gian từ cuối thế kỷ 19 đến đầu thế kỷ 20.

 

XVI.2.  Công thức phân tử
 

Glucoz có CTPT là      C₆H₁₂O₆       (D = 1 Þ có 1 liên kết đôi hoặc 1 vòng)

 

Glucoz là một chất rắn, kết tinh, không màu, có nhiệt độ nóng chảy ở 146°C, hòa tan nhiều trong nước, có vị ngọt, nhưng không ngọt bằng đường mía (saccarozơ, saccarose, sucrose, C₁₂H₂₂O₁₁). Glucoz có độ ngọt bằng 0,6 lần so với đường mía (cho độ ngọt của đường mía là 1, thì độ ngọt của glucoz bằng 0,6). Glucoz có trong cơ thể người cũng như động vật. Trong máu người có khoảng 0,1% glucoz (về khối lượng). Trong mật ong có khoảng 30% glucoz.

 

XVI.3.   Công thức cấu tạo

 

Glucoz có ba dạng công thức cấu tạo gồm một dạng mạch hở và hai dạng vòng. Khi hòa tan trong nước tạo dung dịch, glucoz có sự cân bằng, chuyển hóa qua lại và tồn tại cả ba dạng cấu tạo này, trong đó dạng vòng hiện diện nhiều hơn.

 

 

 

 

XVI.4.  Tính chất hóa học

 

Glucoz có tính chất của một rượu đa chức, chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử cacbon kế bên, và tính chất của một aldehyd (aldehid) vì phân tử có chứa nhóm chức aldehyd –CHO.

 

XVI.4.1.  Phản ứng cháy

          C₆H₁₂O₆   +   6O₂      6CO₂    +    6H₂O

              Glucoz

 

XVI.4.2.  Phản ứng cộng hiđro (H₂)

 

XVI.4.3.  Glucoz cho được phản ứng tráng gương, phản ứng tạo kết tủa đồng (I) oxit có màu đỏ gạch với Cu(OH)₂ vì trong cấu tạo của glucoz có chứa nhóm chức aldehyd.

XVI.4.4.   Dung dịch glucoz hòa tan được đồng (II) hiđroxit ở nhiệt độ thường tạo dung dịch có màu xanh lam (vì trong cấu tạo của glucoz có chứa hai nhóm –OH liên kết vào hai nguyên tử cacbon kế bên và glucoz hòa tan trong nước tạo dung dịch)

 

 

XVI.4.5.  Glucoz tác dụng với anhiđrit axetic (CH₃-O-CO-O-CH₃) tạo chất có chứa năm nhóm chức este (CH₃-COO-) (Vì trong cấu tạo của glucoz có chứa 5 nhóm chức rượu (-OH))

 

 

 

 

XVI.4.6.   Nhóm –OH ở C số 1 của dạng vòng tham gia phản ứng tạo nhóm chức ete với rượu metylic (CH₃OH), có HCl khan làm xúc tác, đun nóng (Các nhóm –OH còn lại không tham gia phản ứng trong điều kiện này, vì -OH ở C số 1 gần với O của dạng vòng nhất, nên H trong nhóm –OH này linh động nhất, dễ tham gia loại H₂O, tạo nhóm chức ete –O-CH₃)

 

XVI.5.  Ứng dụng

 

XVI.5.1.   Phản ứng lên men rượu (Từ glucoz điều chế được rượu etylic, có men làm xúc tác)

 

                  C₆H₁₂O₆       2CH₃-CH₂-OH    +    2CO₂

                   Glucoz                                 Rượu etylic          Khí cacbonic

 

XVI.5.2.  Phản ứng lên men tạo axit lactic

                                      _{men lactic}

                C₆H₁₂O₆          2CH₃-CHOH-COOH

                Glucoz                               Axit lactic; Axit a-hiđroxipropionic; Axit sữa

 

XVI.5.3. 

Từ glucoz điều chế được sorbitol, axit gluconic, tham gia phản ứng tráng gương (gắn lớp kim loại bạc lên thủy tinh tạo gương soi, bình thủy giữ nhiệt, linh kiện điện tử,…)

 CH₂(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CHO (Glucoz) + 1/2O₂ 

    CH₂(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(OH)COOH (Axit gluconic)

                                                                                      

Glucoz được dùng làm thức ăn giá trị cho con người. Y học dùng glucoz làm thuốc bổ tăng lực.

 

XVI.6.  Điều chế Glucoz

 

-         Do sự thủy phân của tinh bột hay xenlulozơ (celluloz, cellulose)

có men hay axit HCl làm xúc tác.

                                                          Các men hay HCl 

       (C₆H₁₀O₅)_n   + nH₂O            nC₆H₁₂O₆

    Tinh bột hoặc xenlulozơ                                                 Glucoz

 

-         Do sự lục hợp fomaldehyd

(trùng hợp trong đó 6 monome là fomaldehyd kết hợp nhau), có Canxi hiđroxit làm xúc tác

                                Trùng hợp, Ca(OH)₂ 

      6HCHO                           C₆H₁₂O₆  

      Fomaldehyd                                                           Glucoz

      Formaldehid                                                          Glucoz

 

-    Do sự quang hợp của cây xanh

 

      6CO₂    +    6H₂O     Ánh sáng mặt trời, Diệp lục tố     C₆H₁₂O₆    +    6O₂

    Khí cacbonic     Nước                                                          Glucoz           Khí oxi

 

Bài tập 170 (Sách Bài tập Hóa Học 12)

a)      Gluxit là gì?

b)      Bằng những phản ứng hóa học nào có thể chứng minh những đặc điểm cấu tạo sau của glucoz:

-         Có nhiều nhóm hiđroxyl.

-         Trong phân tử có 5 nhóm hiđroxyl

-         Có nhóm chức aldehyd.

 

Bài tập 171 (Sách Bài tập Hóa Học 12)

a)      Cho glucoz lên men thành rượu etylic. Dẫn khí cacbonic sinh ra vào nước vôi trong có dư, thu được 50 gam chất kết tủa.

      Tính khối lượng rượu thu được. Tính khối lượng glucoz đã cho lên men, biết hiệu suất quá trình lên men đạt 80%.

b)      Cho 2,5 kg glucoz chứa 20% tạp chất lên men thành rượu etylic. Trong quá trình chế biến, rượu bị hao hụt mất 10%.

      Tính khối lượng rượu thu được.

      Nếu pha loãng rượu đó thành rượu 40˚ thì sẽ được bao nhiêu lít? Biết rượu nguyên chất có khối lượng riêng là 0,8 g/ml.

(C = 12; O = 16; Ca = 40; H = 1)

ĐS: 18,4 g C₂H₅OH; 56,25 g C₆H₁₂O₆; 920 g C₂H₅OH; 2,875 lít rượu 40˚

 

Bài tập 172  (Sách Bài tập Hóa Học 12)

Phản ứng tổng hợp glucoz trong cây xanh từ khí CO₂ và H₂O cần được cung cấp năng lượng:

      6CO₂   +   6H₂O   +   2813kJ      C₆H₁₂O₆   +   6O₂

Nếu trong một phút, mỗi cm² bề mặt trái đất nhận được khoảng 2,09 J năng lượng mặt trời thì cần bao nhiêu thời gian để 10 lá xanh với diện tích là 10 cm² tạo ra được 1,8 gam glucoz. Biết năng lượng mặt trời chỉ được sử dung 10% vào phản ứng tổng hợp glucoz.

(C = 12; H = 1; O = 16) 

ĐS: 22 giờ 26 phút

 

BàBài tập 173  (Sách Bài tập Hóa Học 12)

a)      Aldehyd và glucoz đều có phản ứng tráng gương. Cho biết tại sao trong thực tế người ta chỉ dùng glucoz để tráng ruột phích và tráng gương (gương soi, gương trang trí…) mà không dùng aldehyd?

b)      Trong nước tiểu người bị bệnh đái đường có chứa glucoz. Nêu hai phản ứng hóa học có thể dùng để xác nhận sự có mặt glucoz trong nước tiểu. Viết phương trình phản ứng.

 

Bài tập 174 (Sách Bài tập Hóa Học 12)

Để điều chế glucoz người ta đun sôi hỗn hợp gồm tinh bột (từ gạo, bắp, khoai mì,…) và dung dịch H₂SO₄ loãng trong nồi sắt tráng men. Sau khi phản ứng kết thúc, đem làm nguội hỗn hợp, cho vôi bột vào hỗn hợp sản phẩm cho đến khi dung dịch đạt môi trường trung tính. Lọc bỏ kết tủa. Cô đặc dung dịch để thu lấy glucoz.

Giải thích quá trình tiến hành. Viết phương trình phản ứng.

 

Bài tập 175 (Sách Bài tập Hóa Học 12)

Có bốn bình mất nhãn đựng riêng biệt các chất: glixerin, rượu etylic, dung dịch glucoz, dung dịch anilin. Bằng phương pháp hóa học làm thế nào nhận ra từng chất? Viết các phương trình phản ứng.

 

Bài tập 176  (Sách Hóa Học 12 Ban Khoa học tự nhiên)

Dạng mạch hở của glucoz chuyển thành dạng mạch vòng như thế nào? Trong số những hợp chất sau đây, hợp chất nào có thể chuyển thành dạng vòng? Viết công thức của dạng vòng đó.

a)      CH₂(OCH₃)-(CHOCH₃)₄-CH=O

b)      CH₂(OCH₃)-(CHOH)-(CHOCH₃)₃-CH=O

c)      CH₂OH-(CHOH)₃-CH=O

 

Bài tập 177  (Sách Hóa Học 12 Ban Khoa học tự nhiên)

Đốt cháy hoàn toàn 0,9 gam hợp chất thiên nhiên C_xH_yO_z thu được 1,32 gam CO₂ và 0,54 gam H₂O. Hợp chất này có vị ngọt hơn đường mía; khi đun với AgNO₃ trong amoniac cho Ag và tác dụng được với hiđro có Ni xúc tác. Hãy xác định CTPT và CTCT, biết phân tử khối là 180 đvC. Viết các phương trình phản ứng.

(C = 12; H = 1; O = 16)

ĐS: C₆H₁₂O₆ – Frutozơ

 

 

XVII.       FRUCTOZƠ

(FRUCTOZ, FRUCTOSE, LEVULOSE,

ĐƯỜNG TRÁI CÂY)

 

Fructozơ là một loại monosaccarit (monosaccarid, gluxit đơn giản, đường đơn), đồng phân với glucoz. Fructozơ là chất rắn kết tinh, dễ hòa tan trong nước, có vị ngọt gấp 1,5 đường mía (saccarozơ, saccaroz, sucrose), gấp 2,5 lần glucoz (đường nho). Fructozơ là loại gluxit có vị ngọt nhất. Trong mật ong có chứa khoảng 40% fructozơ, do đó mật ong có vị ngọt gắt. Fructozơ nóng chảy ở khoảng nhiệt độ 102 - 104°C.

 

CTPT: C₆H₁₂O₆  (D = 1, nên fructozơ có chứa một liên kết đôi hoặc một vòng)

 

CTCT: mạch hở và mạch vòng, trong dung dịch có sự cân bằng tồn tại cả dạng mạch hở lẫn mạch vòng

 

         αlpha Fructozơ                

β-Fructozơ

 

Dung dịch fructozơ tác dụng Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường tạo dung dịch màu xanh lam (tính chất của rượu đa chức có chứa hai nhóm -OH liên kết ở hai nguyên tử cacbon cạnh nhau).

Fructozơ cộng hiđro (H₂) có Ni làm xúc tác, tạo sorbitol (CH₂OH-(CHOH)₄-CH₂OH).

 

Trong môi trường bazơ (môi trường kiềm, là môi trường thực hiện phản ứng tráng gương, cũng như tác dụng Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm đun nóng) thì fructozơ chuyển hóa một phần (cân bằng) thành glucoz. Do đó trong thực tế fructozơ cũng cho được phản ứng tráng gương, cũng như phản ứng với dung dịch Fehling (dung dịch hỗn hợp muối tartrat natri kali, đồng (II) sunfat, NaOH), đun nóng, tạo được kết tủa đồng (I) oxit (Cu₂O) có màu đỏ gạch

 

 

XVIII.        Saccarozơ

(Saccaroz, Saccarose, Saccharose, Sucrose, Đường mía, Đường củ cải, Đường thốt nốt, Đường cát, Đường kính, Đường phèn, Đuờng phổi)

 

Saccarozơ là một loại đisaccarit, được tạo ra do hai monosaccarit là a-glucoz và b-fructozơ liên kết với nhau bằng liên kết α-glicozit ở C₁ của glucoz, hay liên kết β-glicozit ở C₂ của fructozơ. (Nhóm –OH ở C số 1 của a-glucoz với nhóm –OH ở C số 2 của b-fructozơ kết hợp với nhau và loại ra một phân tử H₂O, tạo nhóm chức ete −O− mà thành). Saccarozơ là loại đường thường gặp nhất, nó có nhiều trong các cây mía, thốt nốt, củ cải đường…

 

Saccarozơ hiện diện dạng rắn ở điều kiện thường, không màu, không mùi, có vị ngọt. Saccarozơ nóng chảy ở 184-185˚C, ít tan trong ruợu, tan nhiều trong nước, nước càng nóng càng hòa tan nhiều saccarozơ.

 

CTPT: C₁₂H₂₂O₁₁ (Δ = 2  => Có 2 vòng no)

 

CTCT: Cấu tạo của saccarozơ do nhóm –OH gắn vào C số 1 của α-glucoz kết hợp với nhóm –OH gắn vào C số 2 của β-fructozơ và loại một phân tử H₂O tạo thành nhóm ete –O– liên kết hai vòng này (liên kết α-glicozit ở C₁ của α-glucoz hay liên kết β-glicozit ở C₂ của β-fructozơ).   

Phản ứng thủy phân:

Với sự hiện diện của axit vô cơ (H⁺) hoặc men làm xúc tác, saccarozơ bị thủy phân tạo hai monosaccarit tạo nên nó là glucoz và fructozơ

      

         C₁₂H₂₂O₁₁     +     H₂O       C₆H₁₂O₆     +     C₆H₁₂O₆

      Saccarozơ                Nước                              Glucoz                 Fructozơ

 

Phản ứng với Cu(OH)₂:

Dung dịch saccarozơ hòa tan được Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường để tạo dung dịch có màu xanh lam, do có tạo đồng (II) saccarat tan, có màu xanh lam. Vì trong cấu tạo của saccarozơ có chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử C kế bên (tính chất của một rượu đa chức).

 

Saccarozơ tác dụng với vôi sữa (hỗn hợp Ca(OH)₂ - H₂O, đục) tạo muối canxi saccarat (Saccarat Calcium) (tan, dung dịch trong). Khí CO₂ tác dụng dung dịch canxi saccarat tái tạo saccarozơ (tan) và canxi cacbonat (Carbonat Calcium, CaCO₃, không tan). Người ta áp dụng tính chất này để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ…trong quá trình sản xuất đường từ mía.

 

    C₁₂H₂₂O₁₁    +    Ca(OH)₂  +   H₂O      C₁₂H₂₂O₁₁.CaO.2H₂O

     Saccarozơ         Vôi sữa (ít tan, đục)                 Canxi saccarat (tan, trong)

    C₁₂H₂₂O₁₁.CaO.2H₂O  +  CO₂     C₁₂H₂₂O₁₁  +   CaCO₃  +     2H₂O

                        Khí cacbonic         Saccarozơ (tan)     Canxi cacbonat (không tan)

 

Saccrozơ không mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd được (vì nhóm –OH ở C số 1 của α-glucoz ở dạng ete, không thể mở vòng để tạo nhóm chức aldehyd), nên dung dịch saccarozơ không cho phản ứng tráng gương và không tác dụng với dung dịch Fehling hay Cu(OH)₂ trong môi trường kiềm. Do đó saccarozơ là loại đường không có tính khử (không là đường khử). Chỉ sau khi thủy phân, có sự tạo glucoz và fructozơ, lúc bấy giờ, dung dịch thu được mới cho được phản ứng tráng gương, cũng như tác dụng được với dung dịch Fehling.

 

Các giai đoạn sản xuất đường từ mía như sau:

-         Mía thu hoạch được đem nghiền và ép để lấy nước mía. Trong nước mía có chứa khoảng 18% khối luợng saccarozơ. Dùng nước nóng để chiết lấy thêm đường từ bã đã được ép.

-         Nước mía thu được chế hóa với vôi sữa để loại các tạp chất như protit, axit hữu cơ (như axit oxalic, axit citric,…), axit vô cơ (axit photphoric, acid phosphoric, H₃PO₄), có trong nước mía. Các tạp chất này sẽ kết hợp với vôi sữa tạo kết tủa, được lọc bỏ. Có một phần  saccarorozơ tác dụng vôi sữa tạo muối canxi saccarat tan trong dung dịch. Lọc bỏ kết tủa. Sục khí CO₂ vào dung dịch qua lọc để loại Ca ²⁺ trong nước vôi còn dư, đồng thời tái tạo saccarozơ từ canxi saccarat.

-         Tẩy màu nước đường

bằng cho lọc qua than xương hay than hoạt tính hoặc chế hóa với khí SO₂ (khí sulfurơ) hoặc dùng NaHSO₃ (hiposulfit natri).

-         Đun nóng nuớc đường ở nhiệt độ khoảng 100˚C để kết tủa hoàn toàn các tạp chất. Lọc bỏ toàn bộ kết tủa để thu lấy nước đường sạch và trong.

-         Cô đặc dung dịch nước đường ở áp suất thấp để làm tăng nồng độ đường. Làm lạnh dung dịch nước đường và dùng máy ly tâm để tách lấy đường kết tinh.

 

Phần nước đường không thể kết tinh hết cũng như còn lẫn các tạp chất được gọi là rỉ đường. Rỉ đường được dùng cho lên men điều chế rượu etylic.

 

      HOOC-COOH    +    Ca(OH)₂        CaC₂O₄↓     +     2H₂O

       Axit oxalic (Acid oxalic)                                   Canxi oxalat (Oxalat calcium)

  2H₃PO₄       +     3Ca(OH)₂         Ca₃(PO4)₂↓      +      6H₂O

Axit photphoric (Acid phosphoric)                     Canxi photphat (Phosphat calcium)

      C₁₂H₂₂O₁₁    +    Ca(OH)₂  +   H₂O      C₁₂H₂₂O₁₁.CaO.2H₂O

        Saccarozơ        Vôi sữa (ít tan, đục)                Canxi saccarat (tan, trong)

 

     Ca(OH)₂ (còn dư)    +    CO₂ (có dư)      CaCO₃↓    +    H₂O

 C₁₂H₂₂O₁₁.CaO.2H₂O  +  CO₂      C₁₂H₂₂O₁₁  +  CaCO₃   +     2H₂O

 Canxi saccarat       Khí cacbonic          Saccarozơ (tan)  Canxi cacbonat (không tan)

 

Bài tập

a)      Tại sao khi làm nước chanh đường hay cà phê đá, người bán hàng cho đường vào ly và khuấy đều trước khi cho nước đá vào ly?

b)      Tại sao có khá nhiều tên chỉ saccaroz trong tiếng Việt như saccarozơ, saccarose, saccaroza, đường cát, đường thẻ, đường đinh, đường phèn, đường phổi, đường kính, đường ngào, đường trắng, đường vàng, đường tinh, đường mía, đường muỗng, đường cục, đường thốt nốt, đường củ cải, đường ăn, đường chảy, đường phên, đường tán, đường viên...? Cái tên có nói lên nội dung gì không?

 

XIX.   MANTOZƠ

(Maltoz, Maltose, Manto, Mantoza, Đường mạch nha)

 

Mantozơ (Maltoz), còn gọi đường mạch nha, là một đisaccarit (disaccarid, disaccharide) đồng phân của saccarozơ (saccaroz). Mantozơ không có sẵn trong tự nhiên, nó được tạo ra khi tinh bột bị thủy phân. Mantozơ hiện diện tinh thể ngậm một phân tử nước, nóng chảy ở 102-103˚C. Tinh thể này không mất nước khi đun duới áp suất thấp, cũng như khi dùng các chất làm khan nước như H₂SO₄ đậm đặc hay P₂O₅. Có tài liệu cho biết mantozơ khan có nhiệt độ nóng chảy ở 110˚C. Mantozơ có độ ngọt bằng 1/3 so với đường sacccarozơ. Mantozơ tan trong nước, ít tan trong rượu, không tan trong ete (eter).

 

CTPT: C₁₂H₂₂O₁₁ (Δ = 2, có 2 vòng no)

 

CTCT: Cấu tạo của mantozơ do hai monosaccarit là α-glucoz liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit (hay α-glucozit, α-glucosid) mà thành (nhóm –OH ở C số 1 của α-glucoz này kết hợp với nhóm –OH ở C số 4 của α-glucoz kia, loại một phân tử H₂O, tạo nhóm chức ete, –O– ,nối hai vòng α-glucoz với nhau).

                    

 

Trong dung dịch, mantozơ có sự cân bằng mở vòng một phần tạo thành nhóm chức aldehyd (aldehid), -CHO, ở C số 1 của vòng glucoz có mang nhóm –OH . Do đó dung dịch mantozơ cho được phản ứng tráng gương và tác dụng với dung dịch Fehling tạo Cu₂O không tan có màu đỏ gạch. Vì thế mantozơ là một loại đường khử. Dung dịch mantozơ cũng hòa tan được Cu(OH)₂ ở nhiệt độ thường tạo dung dịch có màu xanh lam, vì trong cấu tạo của mantozơ có chứa hai nhóm –OH liên kết ở hai nguyên tử C cạnh nhau.

 

Phản ứng thủy phân:

Mantozơ bị thủy phân có hiện diện men maltase hay axit vô cơ (H⁺) làm xúc tác, tạo ra hai monosaccarit là glucoz.

   

Điều chế:

Mantozơ được điều chế bằng cách thủy phân tinh bột với sự hiện diện men (enzim) amilase (men này có trong mầm lúa, cũng có trong nước miếng, nước bọt của người). Phản ứng thủy phân này cũng xảy ra trong cơ thể người cũng như động vật. Người ta nấu kẹo mạch nha từ bột nếp (gạo, khoai mì) với mầm lúa hay nếp làm xúc tác. Ở Quảng Ngãi có đặc sản nổi tiếng là kẹo mạch nha, được làm từ nếp.

 

 

XX.       TINH BỘT (CHẤT BỘT)

 

Tinh bột hay chất bột, có nhiều trong các hạt ngũ cốc (lúa, nếp, bắp, đậu, kê), cũng như các củ, khoai, hạt hay trái thực vật khác, như củ lang (khoai lang), củ mì (khoai mì, sắn), củ từ (khoai từ), củ lăng (khoai mỡ, Dioscorea alata L.), củ khoai (khoai môn, khoai sọ, Colocasia esculenta L.), củ ấu, củ năng, khoai tây, mình tinh (huỳnh tinh, Maranta arundinacea L.), chuối (chưa chín), hạt mít, trái mít (chưa chín), sakê,...

Tinh bột hiện diện dạng rắn, màu trắng, vô định hình, không tan trong nước lạnh (nguội), nhưng trương phồng trong nước nóng (trên 65˚C) thành hồ tinh bột có dạng nhão, nhớt.

Tinh bột là một loại polysaccarit (polysaccarid, polysaccharide), được tạo ra do các monosaccarit là các α-glucoz (glucoz, glucose) liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit và α-1,6-glicozit (glicosid, glycoside, glucozit, glucosid, glucoside) mà thành.

Tinh bột coi là một polime (polimer), gồm các monome (monomer) là chất glucoz trùng ngưng mà thành. Công thức kiểu công thức phân tử của tinh bột là (C₆H₁₀O₅)_n (n từ 1 000 đến 6 000).

Công thức cấu tạo của tinh bột có hai dạng: dạng amylozơ (amylose) chiếm khoảng 10-30% khối lượng tinh bột và dạng amylopectin (amylosepectin) chiếm khoảng 70-90% khối lượng tinh bột.

Dạng amylozơ do các α-glucoz liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit (glucozit), nghĩa là nhóm –OH ở C số 1 của vòng α-glucoz này kết hợp với nhóm –OH của C số 4 của vòng α-glucoz kia và loại ra một phân tử H₂O, và liên hai vòng α-glucoz bằng liên kết ete (-O-). Do đó dạng amylozơ của tinh bột có cấu tạo mạch thẳng.

 

Dạng amylopectin chiếm khoảng 70 - 90% khối lượng tinh bột. Dạng này do các α-glucoz liên kết với nhau bằng liên kết α-1,4-glicozit và α-1,6-glicozit. Do đó dạng amylopectin có mạch Cacbon phân nhánh. Và vì dạng amylopectin chiếm đa số, nên tinh bột có dạng hạt,

 

Người ta lấy tinh bột từ các củ, khoai, trái, hạt của các thực vật. Tinh bột được các thực vật tạo ra do sự quang hợp:

   

Có thể coi phản ứng trên là gộp của hai phản ứng: CO₂ và nước do sự quang hợp tạo Glucoz trước, sau đó Các phân tử Glucoz trùng ngưng tạo tinh bột.

Ngược lại, khi thủy phân đến cùng, thu được glucoz. Sự thủy phân tinh bột cần hiện diện chất xúc tác thích hợp là các men (enzym) hay axit vô cơ (H⁺). Sự thủy phân Glucoz trải qua các giai đoạn tạo Dextrin (cũng là các polysaccarit, nhưng khối lượng phân tử nhỏ hơn so với tinh bột) , Maltozơ, và cuối cùng là tạo Glucoz.

       

Sự thủy phân trên trải qua các giai đoạn sau:

 

Dung dịch hồ tinh bột (lấy 2 gam tinh bột pha trong 1 lít nước sôi, rồi để nguội) khi gặp dung dịch Iot (Iod, I₂) thì tạo một phức chất có màu xanh dương (da trời, xanh lam), khi đun nóng thì mất màu xanh, khi để nguội lại xuất hiện màu xanh. Nguyên nhân là dạng amylozơ của tinh bột tạo một cấu trạng (cấu dạng) hình xoắn ốc và phân tử I₂ bị giữ trong ống này tạo phức chất có màu xanh dương. Khi đun nóng thì cấu trạng xoắn ốc bị phá hủy, do đó không còn màu xanh nữa, nhưng nếu để nguội lại tái tạo dạng ống nên I₂ lại bị nhốt trong ống này, vì thế xuất hiện màu xanh trở lại. Do đó dung dịch hồ tinh bột là thuốc thử để nhận biết Iot và ngược lại, dung dịch Iot là một loại thuốc thử để nhận biết tinh bột.

Khi dung dịch Iot gặp tinh bột nồng độ cao thì tạo màu xanh dương đậm hay màu đen.

Tinh bột là một trong các nguồn thực phẩm chính (Gluxit, Lipit, Protit, Vitamin, Nước, Muối khoáng) của con người cũng như của nhiều loại động vật khác. Con người biết trồng trọt từ lâu các loại thực vật (lúa, bắp, khoai, củ,...) để lấy tinh bột làm thực phẩm.

 

XXI.    XENLULOZƠ (CELLULOSE, CHẤT XƠ)

 

Xenlulozơ hiện diện dạng rắn, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nuớc, kể cả nuớc nóng. Xenlulozơ cũng không bị hòa tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như benzen, ruợu, ete, axeton (aceton)...Xenlulozơ bị hòa tan trong nước Schweitzer (dung dịch phức chất [Cu(NH₃)₄]²⁺ có màu xanh biếc, xanh dương đậm, do dung dịch NH₃ hòa tan Cu(OH)₂) tạo dung dịch nhớt.

 Xenlulozơ có nhiều ở vách tế bào thực vật. Xenlulozơ có nhiều trong bông vải, bông gòn (95-98%), đay, gai, tre, nứa, vỏ dừa... Trong gỗ, Xenlulozơ chiếm khoảnh 40-50%.

Xenlulozơ là một loại polysaccarit (gluxit phức tạp) do các monosaccarit (gluxit đơn giản) là các β-Glucoz liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glicozit (hay glucozit) mà thành. Công thức dạng công thức phân tử của Xenlulozơ là (C₆H₁₀O₅)_n. Do mỗi mắt xích của Xenlulozơ có chứa 3 nhóm –OH nên Xenlulozơ còn được viết là [C₆H₇O₂(OH)₃]_n.

Khối lượng phân tử Xenlulozơ rất lớn, khoảng 1 000 000 – 2 400 000 đvC.

Công thức cấu tạo của Xenlulozơ do các β-Glucoz liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4-glicozit (hay β-1,4-glucozit, β-1,4-glicozid, β-1,4-glycoside; β-1,4-glucoside). Do đó Xenlulozơ có mạch thẳng và Xenlulozơ thường gặp có dạng sợi. Sợi bông gòn, bông vải hay sợi xơ dừa mà ta thấy là sự xoắn hay chập vào nhau của vô số các đại phân tử Xenlulozơ chung quanh một trục chung.

Xenlulozơ được tạo ra do cây xanh quang hợp với sự hiện diện của diệp lục tố (chlorophyll).      

Xenlulozơ bị thủy phân đến cùng tạo Glucoz với sự hiện diện các men (enzym) thích hợp hay axit vô cơ (H⁺) làm xúc tác. Trong cơ thể con người không có men thủy phân được Xenlulozơ, nhưng trong loài động vật nhai lại (trâu, bò,...) có men cellulosase nên thủy phân Xenlulozơ tạo Glucoz. Do đó con người không tiêu hóa được Xenlulozơ, nhưng các loài động vật ăn cỏ tiêu hóa được Xenlulozơ.

Xenlulozơ tác dụng với dung dịch HNO₃ đậm đặc, có dung dịch H₂SO₄ đậm đặc làm xúc tác, đun nóng, có thể thu được xenlulozơ mononitrat, xenlulozơ đinitrat, xenlolulozơ trinitrat, do một, hai hay ba nhóm –OH trong mỗi đơn vị mắt xích của Xenlulozơ đã tham gia phản ứng tạo thành nhóm este vô cơ nitrat (-ONO₂). Xenlulozơ trinitrat dùng làm thuốc súng không khói (pyrocellulose, guncotton), lựu đạn, mìn.

 

  [C₆H₇O₂(OH)₃]_n   +   3nHNO₃ [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n  +   3nH₂O

        Xenlulozơ                    Axit nitric              Xenlulozơ trinitrat

 

Xenlulozơ tác dụng với anhiđrit axetic (anhidrid acetic), có H₂SO₄ làm xúc tác, tạo xenlulozơ monoaxetat, xenlulozơ điaxetat và xenlulozơ triaxetat, tùy theo một hai hay ba nhóm –OH trong mỗi đơn vị mắt xích của xenlulozơ đã tham gia phản ứng tạo nhóm chức este (-OCOCH₃). Hỗn hợp xelulozơ điaxetat và xenluozơ triaxetat được dùng làm tơ sợi axetat cũng như phim ảnh.

 

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n+2nCH₃COOCOCH₃[C₆H₇O₂OH(OCOCH₃)₂]_n+2nCH₃COOH

   Xenlulozơ   Anhiđrit axetic   Xenlulozơ điaxetat                     Axit axetic

 

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n  + 3nCH₃COOCOCH₃[C₆H₇O₂(OCOCH₃)₃]_n +  3nCH₃COOH

   Xenlulozơ        Anhiđrit axetic                              Xenlulozơ triaxetat                   Axit axetic

 

Từ xenlulozơ cũng điều chế được các loại tơ sợi nhân tạo visco, tơ đồng-amoniac (hòa tan xenlulozơ trong nước Schweitzer, tạo dung dịch nhớt, rồi ép dung dịch nhớt này qua những lỗ nhỏ để tạo sợi tơ đồng–amoniac).

 

Xenlulozơ trong bông, đay, gai, vỏ trái dừa, tre, gỗ...được dùng làm vải (cotton), bện dây thừng, làm giấy viết, vật liệu xây dựng, làm bàn ghế (đồ gỗ)... Xenlulozơ còn được dùng điều chế rượu etylic (thủy phân tạo glucoz, rồi cho lên men rượu).